基于32位MCU嵌入式系统的LXI仪器通用接口模块的研究与实现

摘要

LXI总线是基于以太网技术的新一代测试仪器总线，通过在仪器系统中增加用于网络通信的标准、协议、命令、规范等内容，从而构成了一种新型的仪器总线标准。对于LXI仪器设计与实现技术来说，除仪器本身需要实现的测试测量功能外，最重要的就是LXI总线接口的设计。 本文在充分论证了网络化测试系统的发展趋势的基础上，针对目前大量的通用电子测量仪器普遍使用传统的RS-232C和GPIB接口，无法构建区域性的网络化测试系统的现状，以及今后我国自行研制开发LXI仪器设备的需求，研究了将传统仪器接口转换成LXI接口的具体技术路线和实现方法，提出了基于32位ARM7嵌入式微处理器12C2368的通用LXI智能化接口模块的软硬件实现方案。在硬件设计中阐述RS-232、GPIB接口转换成LXI接口和USB接口的电路设计；在软件设计中运用了嵌入式操作系统的剪裁、移植和功能模块嵌入等技术，不但完成了可满足C类仪器通信要求的TCP/IP协议的嵌入以及通信控制与管理，使主机可通过LAN实现与通用型测量仪器的通信，而且可在IE浏览器可实时观察测量数据与结果。还针对B类仪器的要求，研究了IEEEl588高精度网络时钟同步协议的实现方法，根据该智能化接口模块的资源情况，提出基于定时器的实现方案。经实际应用验证，具有结构合理、性能可靠等特点。 在论文中还详细介绍设计中所遇到难点及解决办法，最后针对LXI智能化接口模块今后的功能完善问题，提出了改进与优化的方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1嵌入式系统概述

1.1.1嵌入式系统的定义

1.1.2嵌入式系统的特点

1.2嵌入式系统的现状以及发展趋势

1.2.1嵌入式系统的现状

1.2.2嵌入式系统的发展趋势

1.3 LXI仪器概述

1.3.1 LXI简介

1.3.2 LXI仪器的特点及应用

1.4论文课题简介和开发平台的选择

1.4.1论文课题简介及研究意义

1.4.2开发平台的设计理念

1.4.3本课题主要完成内容

第二章LXI接口模块硬件平台设计

2.1嵌入式微处理器

2.1.1 ARM处理器简介

2.1.2 LPC2368简介

2.2硬件平台设计

2.2.1电源电路设计

2.2.2串行模块设计

2.2.3 USB接口电路

2.2.4 GPIB接口设计

2.2.5以太网接口电路设计

2.2.6 A类LXI仪器接口设计

2.3本章小结

第三章LXI接口模块软件设计

3.1软件总体设计

3.2系统初始化

3.2.1 LPC2368处理器结构

3.2.2 ARM系统初始化简介

3.2.3系统初始化启动代码

3.2.4系统调试配置

3.3 UART调试

3.3.1 LPC2368的UART描述

3.3.2 UARTO通信操作

3.4 TCP/IP协议栈移植和LXI数据包传输技术的研究

3.4.1 TCP/IP协议栈简介

3.4.2开放源代码的TCP/IP协议栈简介

3.4.3 TCP/IP协议栈选择

3.4.4硬件初始化

3.4.5 TCP/IP协议移植

3.4.6访问LXI数据模块配置

3.4.7 LXI数据包格式及传输设计

3.5μC/OS-Ⅱ移植

3.5.1μC/OS-Ⅱ简介

3.5.2μC/OS-Ⅱ操作系统的移植

3.5.3μC/OS-Ⅱ移植代码的测试

3.5.4基于μC/OS-Ⅱ操作系统的TCP/IP协议移植方案的研究

3.6本章小结

第四章IEEE 1588同步时钟算法解决方案

4.1 IEEE 1588协议简介

4.2 IEEE 1588基本原理

4.3 IEEE 1588同步实现方案

4.4本章小结

第五章总结与展望

5.1工作进展

5.2后期工作设想

致谢

参考文献

研究生在读期间科研成果

附录